C#流模型详细分析(C#流模型深入解析与实战应用)

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 14 #后端开发

C#流模型详细分析 - C#流模型深入解析与实战应用

一、引言

在C#中，流（Stream）是一个抽象的概念，用于即数据的流动。流模型为数据的读写提供了统一的接口，让我们能够以统一的对策处理不同的数据源，如文件、网络、内存等。本文将详细介绍C#流模型的概念、原理以及实战应用，帮助读者深入领会并掌握流的使用。

二、C#流模型概述

在.NET Framework中，流模型核心依赖性于System.IO命名空间下的Stream类及其派生类。Stream类是一个抽象基类，提供了读写数据的基本方法，如Read、Write和Flush等。Stream类的派生类包括FileStream、MemoryStream、NetworkStream等，分别用于处理文件、内存和网络的流操作。

三、Stream类核心方法

下面我们来分析一下Stream类中的核心方法。

1. Read方法

Read方法用于从流中读取数据。它有三个参数：buffer（字节数组），offset（数组中的起始位置），count（要读取的字节数）。该方法返回实际读取的字节数。


        public abstract int Read(byte[] buffer, int offset, int count);

2. Write方法

Write方法用于向流中写入数据。它也有三个参数：buffer（字节数组），offset（数组中的起始位置），count（要写入的字节数）。


        public abstract void Write(byte[] buffer, int offset, int count);

3. Flush方法

Flush方法用于将缓冲区中的数据写入到基础数据源中，并清空缓冲区。


        public abstract void Flush();

四、Stream派生类实战应用

接下来，我们将通过几个实例来了解不同Stream派生类的实际应用。

1. FileStream

FileStream类用于处理文件流操作。以下是一个明了的示例，演示怎样使用FileStream类读取和写入文件。


        using System;
        using System.IO;
        class Program
        {
            static void Main()
            {
                string filePath = @"C:\example.txt";
                // 创建文件流，以读写模式打开文件
                using (FileStream fileStream = new FileStream(filePath, FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite))
                {
                    // 写入数据
                    byte[] data = new byte[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
                    fileStream.Write(data, 0, data.Length);
                    // 定位到文件开头
                    fileStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                    // 读取数据
                    byte[] readData = new byte[6];
                    int bytesRead = fileStream.Read(readData, 0, readData.Length);
                    // 输出读取的数据
                    Console.WriteLine("Read data:");
                    foreach (byte b in readData)
                    {
                        Console.WriteLine(b);
                    }
                }
            }
        }

2. MemoryStream

MemoryStream类用于处理内存流操作。以下是一个示例，演示怎样使用MemoryStream类在内存中读写数据。


        using System;
        using System.IO;
        class Program
        {
            static void Main()
            {
                // 创建内存流
                using (MemoryStream memoryStream = new MemoryStream())
                {
                    // 写入数据
                    byte[] data = new byte[] { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
                    memoryStream.Write(data, 0, data.Length);
                    // 定位到内存流开头
                    memoryStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
                    // 读取数据
                    byte[] readData = memoryStream.ToArray();
                    // 输出读取的数据
                    Console.WriteLine("Read data:");
                    foreach (byte b in readData)
                    {
                        Console.WriteLine(b);
                    }
                }
            }
        }

3. NetworkStream

NetworkStream类用于处理网络流操作。以下是一个示例，演示怎样使用NetworkStream类在网络中发送和接收数据。


        using System;
        using System.Net;
        using System.Net.Sockets;
        using System.Text;
        class Program
        {
            static void Main()
            {
                // 创建TCP客户端
                using (TcpClient client = new TcpClient())
                {
                    // 连接到服务器
                    client.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Loopback, 12345));
                    // 获取网络流
                    using (NetworkStream networkStream = client.GetStream())
                    {
                        // 发送数据
                        string message = "Hello, World!";
                        byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
                        networkStream.Write(data, 0, data.Length);
                        // 接收数据
                        byte[] buffer = new byte[1024];
                        int bytesRead = networkStream.Read(buffer, 0, buffer.Length);
                        string receivedMessage = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, bytesRead);
                        // 输出接收的数据
                        Console.WriteLine("Received message: " + receivedMessage);
                    }
                }
            }
        }

五、流的高级应用

除了基本的读写操作，C#流模型还赞成许多高级应用，如数据压缩、加密、序列化等。以下是一些高级应用的简要介绍。

1. 数据压缩

在.NET中，可以使用System.IO.Compression命名空间下的GZipStream和DeflateStream类来实现数据压缩。以下是一个使用GZipStream压缩数据的示例。


        using System;
        using System.IO;
        using System.IO.Compression;
        class Program
        {
            static void Main()
            {
                string inputFilePath = @"C:\input.txt";
                string outputFilePath = @"C:\output.gz";
                // 读取原始数据
                byte[] originalData = File.ReadAllBytes(inputFilePath);
                // 创建压缩流
                using (FileStream fileStream = File.Create(outputFilePath))
                using (GZipStream gzipStream = new GZipStream(fileStream, CompressionMode.Compress))
                {
                    // 将原始数据写入压缩流
                    gzipStream.Write(originalData, 0, originalData.Length);
                }
            }
        }

2. 数据加密

在.NET中，可以使用System.Security.Cryptography命名空间下的AesManaged类来实现数据加密。以下是一个使用AES加密数据的示例。


        using System;
        using System.IO;
        using System.Security.Cryptography;
        class Program
        {
            static void Main()
            {
                string inputFilePath = @"C:\input.txt";
                string outputFilePath = @"C:\output.enc";
                // 读取原始数据
                byte[] originalData = File.ReadAllBytes(inputFilePath);
                // 创建AES加密器
                using (Aes aesAlg = Aes.Create())
                {
                    aesAlg.Key = Encoding.UTF8.GetBytes("your-256-bit-key");
                    aesAlg.IV = new byte[16]; // 初始化向量
                    // 创建加密流
                    using (FileStream fileStream = File.Create(outputFilePath))
                    using (CryptoStream cryptoStream = new CryptoStream(fileStream, aesAlg.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
                    {
                        // 将原始数据写入加密流
                        cryptoStream.Write(originalData, 0, originalData.Length);
                    }
                }
            }
        }